JPS6118366A - インバ−タ装置の保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、例えば誘導電動機の可変速制御等に好適する
インバータ装置、特にはマイクロコンビ１−夕からの制
ｎ信月によりスイッチング素子をオンオフ制御すること
によって直流出力を交流出力に変換するインバータ装置
の保護回路に関する。

〔発明の技術的背ｑ４とその問題点〕 近年、インバータ装置により誘導電動機を周波数制御す
ることにＪ：って産業機械等を可変速駆動するシステム
が注口されている。斯様なインバータ装置にあっては、
特に最近において回路構成の簡素化、装置の小形化と共
に信頼性向上、低コスト化等を図るためにマイクロコン
ピュータを利用することが行なわれており、この場合に
はマイクロコンピュータのプログラムに基づいた制御信
号によりスイッチング素子をオンオフさせ、以て、直流
出力を交流出力に変換する構成になされる。

しかしながら、この場合にインバータ装置に与えられる
直流出力は商用交流電源の出力を整流して得るのが通常
であって、その商用交流電源にインバータ装置が直結さ
れた状態になるため、雷ザージ、スイッチ類の開閉サー
ジ等に起因したノイズがインバータ装置内のマイクロコ
ンピュータに作用する磯会が多いという事情下にある。

このため前記従来構成のインバータ装置では、上記のよ
うなノイズに起因したマイクロコンピュータのプログラ
ム暴走という誤動作状態に陥る可能性が多大であり、斯
様な事態に陥った場合には、スイッチング素子のオンオ
フ制御が正常に行なわれなくなって異常な負荷電流が流
れ、これにより負荷たる誘導電動機に異常振動９発熱が
惹起されてその誘導電動機が故障したり或は周辺の他機
（苦に悪影響が波及する虞すらあった。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目
的は、マイクロコンピュータを利用して回路構成の簡素
化、信頼性の向上等を図ったインバータ装置において上
記マイクロコンピュータがプログラム暴走を来たした場
合にそのインバータ装置を迅速に動作停止さけることが
でき、以て負荷に悪影響が及ぶ事態を確実に閉止し得る
等の効果を奏するインパーク装置の保護回路を提供する
にある。

〔発明の概要〕

本発明は上記目的を）構成するために、インパーク装置
が有するマイク（］ココンピコ−にそのプログラムが正
常に実行されている状態時のみ一定周期でトリガ信号を
出力する手段を設けると共に、上記１−り力信号が出力
される毎にその出力周期より長く設定された一定０．１
間のタイマ動作を新たに開始するタイマ手段を説ｔノ、
このタイマ手段のタイマ動作が終了したどきにはしゃ断
手段によりインバータ装置の動作を強ｆｌｉｌｌ的に停
止させる構成としたちのである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図において、１は三相インバータ装置であり、まず
これの構成について述べる。即ち、２はインバータ主回
路で、これはスイッチング素子たる６個のトランジスタ
Ｑ１．Ｑ２　、Ｑ３　、Ｑｔ、。

Ｑｓ　、Ｑ６をブリッジ接続して成り、トランジスタＱ
１とＱ２、Ｑ３とＱ−、ＱａとＱ６の各相互接続点を各
相出力端子ＩＴ）Ｌｌ　、　ＰＶ　、　ＰＷとしている
。そして、斯かるインバータ主回路２に対し、三相の商
用交流電源３から主回路電源用の整流回路４及び平滑用
コンデンサ５を介して給電し、トランジスタＱｌ〜Ｑ、
を正弦波ＰＷＭ（パルス幅変調）方式でスイッチングさ
せることにより出力ｊｉ、ｉｉ子ｐｕ　、ｐｖ　、ｐｗ
に可変周波数の三相交流電圧を出力するものであり、そ
の出力によって出力端子Ｐｕ　、Ｐｖ　、Ｐｗに接続さ
れた負荷たる誘導電動機６の可変速運転を行なう。尚、
７はインバータ主回路２に流れる電流値をサンプリング
するための抵抗である。しかして、８は例えばワンチッ
プマイクロプロセッザより成るマイクロコンピュータで
ζその出力端子Ｐ１〜Ｐ６から夫々前記トランジスタＱ
ｌ−Ｑ６をオンさせるための制御信号８１〜８Ｇ　　（
例えばアースレベル信号）を予め記憶したプログラムに
基づいて出力Ｊ−る。上記制御信号Ｓｌ〜Ｓ６は６対の
フォトカブラ（夫々が有する発光ダイオードを９ａ〜１
４ａで示づ−と共にフォトトランジスタを９１］〜１４
ｂで示す）を介してベースドライブ回路１５に与えられ
るものであり、このベースドライブ回路１５は与えられ
た制御信号８１〜Ｓ６に対応したトランジスタ０１〜Ｑ
ｉ、をオンさせる。この場合、前記発光ダイオード９８
〜１４ａは、マイクロコンピュータ８から制御信号８１
〜Ｓｆｉが出力されたどきに、プラス電源端子＋Ｖｃｃ
からし−１−＝断手段たる１つＮＰ形のトランジスタ１
６及び各発光ダイオード９ａ〜１４ａに対応した抵抗１
７〜２２を介して通電点灯されるように接続されており
、従ってトランジスタ１６がオンされた状態においての
み制御信号８１〜Ｓ６をベースドライブ回路１５に伝送
することができてインバータ主回路２の動作が可能な状
態となる。尚、２３はマイクロコンピュータ８の基準ク
ロック発生用の水晶発振子である。

一方、２４は異常検出回路で、これは前記コンデンサ５
の両端電圧（即ちインバータ主回路２の入力電圧）並び
に前記抵抗７の両端電圧（即らインバータ主回路２に流
れる負荷電流）を監視し、過電圧或は過電流の異常が生
じたどぎに直ちにハイレベル信号より成る異常検知信号
Ｓａを出力づ゛る。そして、上記異常検知信号Ｓａ＆よ
ＯＲ回路２５及び抵抗２６を介し７て前記トランジスタ
１６のベースに与えられるものであり、従ってインバー
タ主回路２に異常電圧が印加され或はインバータ主回路
２に異常電流が流れた場合には、直ちに異常検知信号Ｓ
ａが出力されてトランジスタ１６がオフされるため、イ
ンバータ主回路２ひいてはインバータ装置１が動作停止
されてその保護が行なわれる。

さて、２７は例えば周知構成のリトリガ単安定マルチバ
イブレークより成るタイマ手段で、これはトリガ端子Ａ
に対する入力が立上がる毎に新たに動作され、その動作
後から抵抗２７ａ及びコンデンサ２７ｂの時定数ににつ
で定まる一定時間ＴＷが経過するまでの期間において出
力端子０からローレベル信号を出力した状態を保持する
と共に、上記一定時間Ｔ　１１１が経過する以前にトリ
ガ端子Ａに新たな立上がり信号が入ツノされなかったと
きには出力端子Ｑからハイレベル倍量を出力しｌζ状態
に復帰反転づる。］ＪＩｉかるタイマ手段２７のトリガ
端子Ａには、マイク［］コンピュータ８の出力端子Ｐ１
１から出力される１〜リガ（Ｌ号Ｓ　１１か与えられる
ようになっている。このトリガ信号Ｓｂはマイクロコン
ビゴー夕８の前記Ｌ’ｌ　ｔ′ｄｌｌ仏月Ｓヱ〜Ｓ６出
力用のプログラムループ中に；ｑけられた所定ルーチン
か実行されるｆτｊに出力されるものであり、従って、
斯かるトリノ”　（ｒｌｌ　：ｉ　Ｓ　ｌ）　ＩＪｌ、
マイクロコンピュータ８のプログラムが正常に実行され
ている状態口前、即ち制御信号８１〜Ｓ、が正常に出力
されている状態時のみ一定周！’ＪＪ　Ｔ　ａで出力さ
れるようになる。この場合において、タイマ手段２７の
タイマ時間に相当した前記一定時間Ｔ　ｗは、トリガ信
号Ｓｂの１涯′力周期］−１より長い時間となるように
設定されている。また、タイマ手段２７からの出力は、
前記○Ｒ回路２５．抵抗２６を介して前記トランジスタ
１６のベースに与えられると共に、抵抗２８を介してＮ
ＰＮ形のトランジスタ２つのベースにも与えられるよう
になっている。ぞして、上記トランジスタ２９は、コレ
クタが報知器たる図示極性の発光ダイオード３０及び抵
抗３１を介してプラス電源端子＋ｙｃｃに接続されると
其に、エミッタがアースされている。尚、発光ダイア１
−−ド３０は、その点灯状態を目視し易い位置、例えば
インバータ装置１の外殻をなすケースの前面に配置され
る。また、プラス電源端子十Ｖｃｃは商用交流電源３の
出力を整流した直流電圧を出力するものであり、マイク
ロコンピュータ８の電源もこのプラス電源端子＋ＶＯＣ
から得るように構成されている。

次に、上記構成による作用のうち本発明の要旨に関係し
た部分の作用について第２図も参照しながら述べる。但
し、この第２図において、（ａ）。

（ｂ）は夫々マイクロコンピュータ８の出力端子Ｐｏ、
タイマ手段２７の出力端子０の各出力波形を示し、（Ｃ
）、（ｄ）は夫々ト・ランジスタ１６゜２９のオンオフ
状態を承り。さて、今、マイクロコンピュータ８のブ［
］グラムが正常に実行されている場合には、その出力幅
；了Ｐ　ｏから一定周ＩＵ　Ｔ。にてトリガ信号Ｓ　、
、が、出力される。従って、このトリガ信号Ｓｉ）を１
〜リガ’Ｘ１−ｉ″Ａ）こ受（づるタイマ手段２７が１
−リガ信８Ｓ１）の立上がり毎に一定時間ＴＷのタイマ
動作を一間ｆｔｆｉツるようにｌｄ−リ、この場合、丁
Ｗ　＞　Ｔ　ｏの関係に設定されているから、トリガ信
号Ｓ　ｂが一＝定周期Ｔ。にて出力されている限り、換
言すればマイクロコンピュータ８のプログラムが正常に
実（ｊされている限りタイマ手段２７の出力端子Ｑ　Ｉ
Ｊｌ　Ｉら１コ一レヘル信号か出力された状態が保持さ
れる。、　（、Ｙｇって、マイクロコンビコーク８のプ
ロゲラｌ＼が１畠に実行されている状態で（よ、トラン
ジスタ１Ｇかオン状態に保持されてインバータ主回路２
ひいてはインバータ装置６１が動作可能状態になる。ま
た、斯様にタイマ手段２７からローレベル信号が出力さ
れた状態では、トランジスタ２９がオン状態に保持され
るため発光ダイオード３０は点灯しない。一方、商用交
流電源３の線路に雷サージ、スイッチ類の開閉ザージ等
に起因したノイズが発生し、このノイズがマイクロコン
ピュータ８にその電源回路部分から印加されると、マイ
クロコンビコータ８のプログラムが暴走することがある
。斯様な事態に陥った場合には、マイクロコンピュータ
８からのトリガ信号ｓｂが出力停止されるため、その１
−リガ信＝ｓｂが最後に出力された第２図中の時刻ｔ。

から〜定時間ＴＶが経過した時刻ｔ１にてタイマ手段２
７のタイマ動作が終了され、これに応じてタイマ手段２
７の出力がハイレベル信号に復帰反転する。

すると、トランジスタ１６がオフされてインバータ装置
１が動作停止されると共に、トランジスタ２９がオンさ
れて発光ダイオード３０が点灯され、斯かる点灯状態に
よりインバータ装置１がマイクロコンピュータ８のプロ
グラム緊定に起因して停止された旨の表示がなされる。

上記した本実施例によれば、以下に述べるような効果を
奏することができる。即ち、マイクロコンピュータ８が
プログラム暴走する事態に陥った場合には、直ちに制御
信号５１−８＋；の伝送をしゃ断することによりｌ−ラ
ンジスタＱ１〜Ｑ６を強制的にオフせしめ、以てインバ
ータ装置１の動作を素早く且つ確実に停止させる構成で
あるから、誘導？Ｉ２動ｍ６に従来のにうな異常振動１
発熱が惹起されることがなくて、Ｍ　Ｌ９　ｔｉ電動機
が故障したり或は周辺の他の償４７．冒こ悪影響を及ぼ
ｔ虞がなくなる。また、上記のようにマイクロコンビコ
ータ８のプログラム暴走に起因したインバータ装置１の
強制的な動作停止が行なわれたときには、これを発光ダ
イオード３０にＪ、って報知できるから、その報知に基
づいてマイクロコンピュータ８を初７１１Ｊ化させる等
の事後ｆ！ｌ］ｌｊを適切に行なうことができ、ひいて
は操作性の向上を図り得る。勿論、異常検出回路２／４
を設＆すたから、過電圧、過電流に起因する通常の故障
をし未然に防止できる。

尚、上記実施例では報知器として発光ダイオード３０を
用いたが、例えばブザーを用いるようにしても良い。ま
た、タイマ手段２７をリトリガ単安定マルチバイブレー
クにより構成したが、これに限らず同様の機能を有する
ものであればカウンタ等を利用したものであっても良い
。

〔発明の効果〕

本発明によれば以上の説明によって明らかなように、マ
イクロコンピュータを利用して回路構成の簡素化、信頼
性の向上を図ったインバータ装置の保護回路において、
上記マイクロコンビコータのプログラム暴走に起因した
インバータ装置の故障発生を未然に防止でき、以て負荷
に悪影響が及ぶ＠態を確実に阻止できる等の優れた効果
を奏づ゛るものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は電気的
構成図、第２図は作用説明用のタイミングチャートであ
る。 図中、１はインバータ装置、Ｑｌ、Ｑ２．Ｑ３゜Ｑａ　
、Ｑａ　、Ｑｓはトランジスタ（スイッヂング素子）、
３は商用交流電源、６は誘導電動機、８はマイクロコン
ピュータ、１６はトランジスタ（しゃ断手段）、２７は
タイマ手段、３０は発光ダイオード（報知器）を示す。 出願人　　株式会ン１　　東　　芝 第１　図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マイクロコンピュータからの制御信号によりスイッ
   チング素子をオンオフ制御することによつて直流出力を
   交流出力に変換するインバータ装置において、前記マイ
   クロコンピュータにそのプログラムが正常に実行されて
   いる状態時のみ一定周期でトリガ信号を出力する手段を
   設け、前記トリガ信号を受ける毎にそのトリガ信号の出
   力周期より長く設定された一定時間のタイマ動作を新た
   に開始するタイマ手段並びにこのタイマ手段のタイマ動
   作が完了したときに前記スイッチング素子を強制的にオ
   フさせるしゃ断手段を設けたことを特徴とするインバー
   タ装置の保護回路。 ２、しゃ断手段によりスイッチング素子が強制的にオフ
   されたときにその旨を報知する報知器を設けたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載のインバータ装置
   の保護回路。